Dämpfungsfaktor nochmal erklärt (aus
wenn's überheblich klingt - ist es aber nicht)
Ich las im Internet etwas über Dämpfungsfaktor, dort
wurde
dann meine Seite Innenwiderstand
auf www.amplifier.cd herangezogen, das ein oder andere aus meinem Link
kam nicht in voller
Wirkung durch, deswegen erkläre ich es nochmal.
Hallo XXXX,
zufällig habe ich Ihren Artikel über den
Dämpfungsfaktor gelesen:
bla, bla, bla (nicht
bös gemeint)
Ich bin der Autor einer der Links auf Ihrer Seite, danke sehr
für die Nennung auf Ihrer Seite.
Lassen Sie es mich
einfach so erläutern:
ein Verstärker mit einem deutlich höheren dynamischen
Dämpfungsfaktor ist immer besser als einer
mit niederem dynamischen Dämpfungsfaktor.
Er erfüllt das unbestreitbare Ideal der besseren
Annäherung an die
ideale Regelschleife und solch ein Verstärker kommt mit nahezu
jedem in
seiner Impedanz noch so nichtlinearen Lautsprecher besser klar, das
ist der wesentliche Vorteil eines hohen Dämpfungsfaktors bis
in aureichend hohe Frequenzbereiche hinauf (niedriger
dynamischer Innenwiderstand).
Das heißt aber nicht automatisch, dass ein
Verstärker mit kleinem
Dämpfungsfaktor automatisch schlecht klingen muss, nur sollte
der
Lautsprecher dann in diesem Fall eine über Frequenz und
Amplitude relativ konstante
Impedanz aufweisen.
Weil, selbst wenn ein Verstärker einen über die
Frequenz konstanten dynamischen Innenwiderstand von
angenommenen übertriebenen sehr hohen
8 oder von mir aus sogar 20 Ohm hätte und die
Lautsprecherimpedanz
konstant über Frequenz z.B. 4 Ohm ohne Blindanteile
- dann würde das
perfekt klingen (natürlich nur aus Sicht wie der LS maximal
gut klingen
kann, mehr geht nie).
Ein anderes Beispiel, wenn Du einen perfekten Sinusgenerator oder einen
schnellen Rechteckgenerator hast und dem Teil einen linearen 50 Ohm
Innenwiderstand künstlich verpasst hast, kannst Du 50 Ohm
Kabel und einen
linearen 50 Ohm Abschluß verwenden. Was ist das Ergebnis? Die
Übertragung erfolgt klirrfrei. Die Übertragung
erfolgt für
alle Frequenzen ideal, lediglich der Zeitverlust durch das Laufen der
Spannungswelle kommt hinzu (aber das ist HF und Leitungstheorie). Aber
das Wesentliche ist, die Spannungsform
ist am Ende des Kabels UNVERÄNDERT in ihrer Form - genau das
will man
ja. Und in diesem Fall ist das gelungen mit einem Verstärker,
der im
Prinzip einen denkbar miesen Dämpfungsfaktor hat!!!!
Das Thema Dämpfungsfaktor läßt sich IMMER
und IMMER und IMMER wieder mit dem
kleinen Spannungsteiler
Modell erklären. Man muss nur dieses
Spannungsteiler Model anwenden für jeden Abschnitt innerhalb
des
Signals, in der Praxis beurteilt man es am besten in der Verwendung
unterschiedlicher Amplituden und bei unterschiedlichen Frequenzen.
Gleichzeitig muss man aber immer die jeweils dazu gehörigen
komplexen Impedanzwerte der Reihenschaltung aus Kabel, Weiche und
Lautsprecher
wissen und genau für diese jeweiligen Momente den kleinen
(komplexen) Spannungsteiler bilden.
Und jetzt kommt's: dieses Spannungsteilerverhältnis aus
dynamischem
Verstärker Innenwiderstand zur
Reihenschaltung mit der Ka-Weich-LS-Impedanz muss für alle
Signalmomente
und Frequenzen immer gleich sein; wenn das gelingt, klingt auch ein
Verstärker mit miesem Dämpfungsfaktor exzellent.
Allerdings
ist das
nicht so einfach zu erreichen. Genaugenommen zählt das was an
der
Schwingspule ankommt, aber den Weicheneinfluß lassen wir
jetzt
mal weg, Betrachtung gilt hier an den
Verstärker Ausgangsklemmen, alles was danach kommt kann der
Verstärker nix
mehr dafür.
Beispiel: (ich rechne jetzt gleich in Ohm, die Angaben und die
Umrechnung in der Kunstgröße
"Dämpfungsfaktor" ist mir heute abend zu
blöd, hab noch was besseres vor heute abend, alle
Größen sind willkürlich angenommen)
Signalzeitpunkt x0
Verstärker
A mit dynamischen Innenwiderstand zum Zeitpunkt x0 = 2 Ohm
Ka-weich-LS Impedanz mit
dynamischen Innenwiderstand zum Zeitpunkt x0 = 8 Ohm
Ergibt ein Teilerverhältnis von: 1/4
Angenommene Wunschspannung am LS Ausgang: 3V [ergibt sich aus
Signalspannung * eingestellter (Lautstärke Poti Position)
geschlossener Reglerverstärkung]
ergibt Strom: 0.3A
Spannung am Ausgang: 2.4V
Es fehlen am Verstärkerausgang 20% von der
Sollspannung.
Signalzeitpunkt x1
Verstärker A mit dynamischen
Innenwiderstand zum Zeitpunkt x1 = 2.5 Ohm
Ka-weich-LS Impedanz mit
dynamischen Innenwiderstand zum Zeitpunkt x1 = 7.5 Ohm
Ergibt ein Teilerverhältnis von 1/3
Angenommene Wunschspannung am LS Ausgang: 5V
ergibt Strom: 0.5A
Spannung am Ausgang: 3.75V
Es fehlen am Verstärkerausgang 25% von der
Sollspannung.
Signalzeitpunkt x2
Verstärker A mit dynamischen
Innenwiderstand zum Zeitpunkt x2 = 1.5 Ohm
Ka-weich-LS Impedanz mit
dynamischen Innenwiderstand zum Zeitpunkt x2 = 6 Ohm
Ergibt ein Teilerverhältnis von 1/4
Angenommene Wunschspannung am LS Ausgang: 10V
ergibt Strom: 1.3A
Spannung am Ausgang: 8V
Es fehlen am Verstärkerausgang 20% von der
Sollspannung.
Signalzeitpunkt x3
Verstärker A mit dynamischen
Innenwiderstand zum Zeitpunkt x3 = 1 Ohm
Ka-weich-LS Impedanz mit
dynamischen Innenwiderstand zum Zeitpunkt x3 = 10 Ohm
Ergibt ein Teilerverhältnis von 1/5
Angenommene Wunschspannung am LS Ausgang: 20V
ergibt Strom: 1.818A
Spannung am Ausgang: 18.181V
Es fehlen am Verstärkerausgang 9% von der
Sollspannung.
Der dynamische
Verstärker A Innenwiderstand schwankte hier zwischen 1 Ohm bis
zu 2.5 Ohm, die Schwankungsbreite
2.5/1 beträgt Faktor 2,5.
Nun machen wir das gleiche Spielchen mit einem sogenannten "schlechten"
Verstärker der "böserweise" einen sehr guten
Dämpfungsfaktor hat:
Signalzeitpunkt x0
Verstärker B mit dynamischen Innenwiderstand zum Zeitpunkt x0
= 0.01 Ohm
Ka-weich-LS Impedanz mit
dynamischen Innenwiderstand zum Zeitpunkt x0 = 8 Ohm
Ergibt ein Teilerverhältnis von 0.00125
Angenommene Wunschspannung am LS Ausgang: 3V
ergibt Strom: 0.3745A
Spannung am Ausgang: 2.99625V
Es fehlen am
Verstärkerausgang 0.125%
von der Sollspannung.
Signalzeitpunkt x1
Verstärker B mit dynamischen
Innenwiderstand zum Zeitpunkt x1 = 0.002 Ohm
Ka-weich-LS Impedanz mit
dynamischen Innenwiderstand zum Zeitpunkt x1 = 7.5 Ohm
Ergibt ein Teilerverhältnis von 0.00026
Angenommene Wunschspannung am LS Ausgang: 5V
ergibt Strom: 0.66648A
Spannung am Ausgang: 4.99866V
Es fehlen am
Verstärkerausgang 0.026%
von der Sollspannung.
Signalzeitpunkt x2
Verstärker B mit dynamischen
Innenwiderstand zum Zeitpunkt x2 = 0.004 Ohm
Ka-weich-LS Impedanz mit
dynamischen Innenwiderstand zum Zeitpunkt x2 = 6 Ohm
Ergibt ein Teilerverhältnis von 0.0006
Angenommene Wunschspannung am LS Ausgang: 10V
ergibt Strom: 1.6655A
Spannung am Ausgang: 9.99333V
Es fehlen am Verstärkerausgang 0.066% von der
Sollspannung.
Signalzeitpunkt x3
Verstärker B mit dynamischen
Innenwiderstand zum Zeitpunkt x3 = 0.00002 Ohm
Ka-weich-LS Impedanz mit
dynamischen Innenwiderstand zum Zeitpunkt x3 = 10 Ohm
Ergibt ein Teilerverhältnis von 0.0002
Angenommene Wunschspannung am LS Ausgang: 20V
ergibt Strom: 1.9999A
Spannung am Ausgang: 19.99996V
Es fehlen am
Verstärkerausgang 0.0002%
von der Sollspannung.
Der dynamische Verstärker B
Innenwiderstand schwankte hier zwischen 0.01 Ohm bis zu 0.00002 Ohm,
die Schwankungsbreite
0.01/0.00002 beträgt sogar Faktor 500.
Nun tragen wir die gefundenen Ergebnisse in einem Koordinatensystem
auf, prozentuale Abweichungen als Funktion des Signalzeitpunktes:
![Prozentuale Abweichung vom Sollwert bei verschiedenen Dämpfungsfaktoren](images/geringer-Faktor.gif)
Ich gehe mal davon aus, diese beiden bewußt gleich skalierten
Diagramme kapiert nun jeder? Deutlicher ist es kaum noch darzustellen,
der "böse" Verstärker mit dem sehr niedrigen
dynamischen Innnenwiderstand (sehr hoher Dämpfungsfaktor)
kommt wesentlich besser mit der schwankenden Lastimpedanz zurecht als
der Verstärker, bei dem es angeblich immer egal sein soll,
dass der Dämpfungsfaktor niedrig ist.
Beim blauen Verstärker A würde an dieser schwierigen
Last alleine schon der niedrige Dämfungsfaktor einen
erhöhten Klirrfaktor bewirken, der rote Verstärker B
mit hohem Dämpfungsfaktor steckt das ganz locker weg und
verzerrt kaum. Diesen blauen Verstärker A könnte man
nur noch einigermaßen sinnvoll betreiben an einem
Lautsprecher, der eine kostante Impedanz aufweist, wieder besser gesagt
eine konstante Summe aus Kabel+Weiche+Lautsprecher.
Also hoffentlich hat es jeder jetzt endlich verstanden?
Der Satz der Konstantheit: was
zählt ist ein konstanter Dämpfungsfaktor, konstant
über Frequenz und auch konstant über Amplitude und
auch konstant über gezogenem Strom - nichts anderes - dieser
Satz der Konstantheit ist umso wichtiger je niedriger der angesetzte
normierte Dämpfungsfaktor ist, bei einem Verstärker
mit DF 40 gewinnt der Satz der Konstantheit an Bedeutung wenn das Teil
z.B. zwischen 35 und 45 schwankt. Bei einem Verstärker mit
einem angesetzten normierten Dämpfungsfaktor von 40000, da ist
es dann relativ wurscht wenn der DF mal zwischen 20000 und 60000
schwanken würde. Das ist dann genau deswegen weniger wichtig,
da die resultierende fehlende Sollspannung am Ausgang sich dann kaum
verändern würde, ob nun 0.003% oder 0.001% fehlen
hört doch kein Fatzke mehr? Nur der Unterschied zwischen 1%
und 5% fehlende Sollspannung das merkt auch ein Fatzke.
Nur einfach zu sagen, hohe Dämpfungsfaktoren braucht
man nicht ist purer Schwachsinn - das ist unfair dem
Verstärker gegenüber. Ein hoher
Dämpfungsfaktor unter allen Frequenzen, Amplitunden und
Stromentnahme ist etwas schönes, nützliches und gibt
Sicherheit bei schwierigen Lasten, ist aber niemals etwas
schädliches - wer das Gegenteil behauptet hat keine Ahnung von
der Materie.
Nochmal, einen niedrigen Dämpfungsfaktor anzustreben macht
überhaupt keinen elektrotechnischen Sinn; man muss es aber
jetzt so sagen und diesen einen einzigen Sonderfall nennen,
ein niedriger Dämpfungsfaktor wird genau dann egal wenn genau
diese beiden Bedingungen erfüllt sind:
Dämpfungsfaktor niedrig, aber konstant über Frequenz,
Amplitude und Stromentnahme
bei gleichzeitig!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
konstanter Impedanz der Reihenschaltung aus Kabel+Weiche+Lautsprecher,
konstant über Frequenz, Amplitude und Stromaufnahme (diesen LS
muss man halt erst bauen, das ist das Problem).
Die prozentuale Abnahme vom Sollwert wäre dann ein konstanter
Wert, was wiederum keinen zusätzlichen Klirrfaktor durch den
Dämpfungsfaktor bedeuten würde. Das ist genau der
Grund warum an Verstärkern mit schlechten
Dämpfungsfaktoren der Einfluß der verschiedenen
Lautsprecher sehr bedeutend wird und der Verstärker an einem
LS wenig Klirr produziert und an einem anderen LS brutal klirren kann.
Im Gegenzug erklärt das auch, bei einem Verstärker
mit guten DF ist es fast wurscht was dahinter angeklemmt wird, der
Verstärker verzerrt immer ähnlich - mehr steckt da
wirklich nicht dahinter.
Der zuvor beschriebene
Sonderfall ist z.B.
gezielt erfüllt worden im 50
Ohm System von Messgeräten mit dem Ergebnis der korrekten
Signalübertragung, wenn zusätzlich die Leitung auf 50
Ohm angepasst ist
kann man theoretisch sogar sehr lange Strecken ohne viel
Signalverfälschung
übertragen, abgesehen von der unvermeidbaren Laufzeit der
Wellenausbreitung.
Um die Sache
Dämpfungsfaktor noch richtig zu stellen, normalerweise sollte
die Angelegenheit immer korrekt in komplexer Rechenweise
ausgeführt werden. Der Rechenweg mit dem komplexen
Spannungsteiler wäre genau identisch. Nur liegen kaum
Rohdaten in komplexer Form vor, es ist beides nicht so einfach zu
messen für eine korrekte mathematische Beurteilung
wären sie aber von Nöten, daher kommt man alleine mit
Erfahrungswerten schon ziemlich weit - man muss nicht immer alles
beweisen - nur weil irgendein Affe irgendwas nicht glaubt oder den
Beweis will, soll er doch selber machen.
Schon sind wir beim Thema Erfahrungswert, ich behaupte niemals von mir
zu sagen ein Dämpfungsfaktor von z.B. 40 reicht vollkommen aus
oder ich behaupte auch nie es müssen mindestens 40000 sein,
dazu fehlt mir schlichtweg die praktische Hörerfahrung, darum
geht es in diesem Artikel aber auch nicht, sondern nur um die
elektrische Richtigstellung des Dämpfungsfaktor - mehr will
ich gar nicht. Aber mich jetzt bitte nicht als Theoretiker abstempeln,
gib mir zwanzig Wochen Zeit, Lust, bezahl mir den Lebensunterhalt und
ausreichend Lautsprecher und Verstärker, dann liefere ich auch
Zahlen.
Es ist aber tausendmal besser zuerst die Therorie zu verstehen als:
sich als Praktiker mit 20 Jahren Hörerfahrung zu
erklären und "dies und das" zu behaupten ohne
überhaupt zu wissen warum dieser Lautsprecher zusammen mit
diesem Verstärker schlecht klingt, der andere mit dem wieder
gut usw. Das mag ja alles stimmen, er kann sogar bestimmt besser als
ich Unterschiede heraushören - ohne Frage - und sogar
sinnvolle Kombinationen nennen für die man dankbar sein kann.
Nur eines kann er garantiert nicht: "Dir nämlich zu sagen
warum das so ist" da hakt es dann aus und aus Angst vor der puren
Bloßstellung werden die unsinnigsten Theorien geboren, die
sich dann in den Köpfen der Leute einbrennen, mit dem ganzen
Mist der teilweise darüber geschrieben und diskustiert wird,
genau das ist es was mir auf den Gaul geht.
Also nochmal:
Das blöde, unsinnige auf die falsche Fährte setzende
Wort "Dämpfungsfaktor" heißt in Wirklichkeit etwa so
"dynamische komplexe Impedanz des Ausgang eines Verstärkers",
wenn man wenigsten Innenwiderstand sagen würde und ihn dann
auch in Ohm angibt, wäre man auf der richtigen Spur.
Das ein wenig bessere Wort "Lautsprecherimpedanz" heißt in
Wirklichkeit "dynamische komplexe Impedanz einer Last" ob das nun ein
Lautsprecher, mit oder ohne Weiche, mit oder ohne Kabel, ein Heizofen
oder eine Glühbirne wäre, ist sowas von egal.
Eine "dynamische
komplexe Impedanz eines Verstärkers" gibt es nicht nur in der
Audio Technik, sondern in jedem Bereich der Elektrotechnik, eine
Glühbirne hat auch sowas, interessiert nur in sehr seltenenen
Anwendungsfällen (z.B. Amplitudenregelung in einer alten Wien
Brücke) aber das Thema lassen wir hier jetzt mal lieber ruhen.
Die "dynamische
komplexe Impedanz des Ausgangs eines Verstärkers"
läßt sich problemlos an einem kleinen, billigen,
primitven, (komplexen) Spannungsteiler wunderbar erklären,
die Kentnisse um einen Spannungsteiler zu verstehen
sollten erlernbar sein. Wirklich man muss nur den
Spannungsteiler verstehen, mehr ist das nicht.
So jetzt hab ich keine Lust mehr und will ins Bett - Gute Nacht - Danke
fürs Zuhören.